CN114784329A - 燃料电池氢气循环系统及其气水分离器和排水排氢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料电池氢气循环系统，其包括燃料电池电堆、气水分离器、氢气循环装置和氢气源，其中所述氢气源用于为所述燃料电池电堆提供氢气，所述氢气循环装置与所述气水分离器被串联在所述燃料电池电堆的阳极进口和阳极出口之间，其中所述气水分离器的第一排放装置的第一排放进口和第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的壳体的气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度，从而使本发明燃料电池氢气循环系统的控制器能够根据检测到的气水分离器内的气压控制排水排氢，以实现异常排水和异常排氢的自纠正。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢气循环系统及其气水分离器。本发明还进一步涉及一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法。
背景技术
燃料电池是一种将燃料（氢气）和氧化剂（氧气）中的化学能通过电化学反应转化成电能的发电装置。由于其不受“卡诺循环”的限制，因此能量转换效率要显著高出普通热机。除此之外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性高等优点。
为了提高氢气的利用率，需要通过氢气循环系统将未反应完的氢气循环回燃料电池电堆的阳极（氢气侧）进气端，以使其参加电化学反应。目前通常使用氢气循环泵或者氢气引射器来实现氢气循环。无论采用哪种氢气循环方式，均需要将循环氢气中的液态水分离除去，以防止液态水流入燃料电池电堆阳极侧而导致阳极水淹。换句话说，在回收和再利用被循环的氢气之前，需要先分离和去除循环氢气中携带的液态水。循环氢气中携带的液态水的分离和排出多通过气水分离器完成，当气水分离器中的液态水聚集到一定的量的时候被排出，以免影响气水分离器正常工作。
现有常见的气水分离器的排水策略是利用液位传感器来检测气水分离器中液态水的液位，并根据液位控制排水阀排水。利用液位传感器确定气水分离器内的液（水）面具有诸多缺陷：首先，在很多情况下，液位传感器无法准确检测液位。例如，当燃料电池在颠簸、倾斜等工况工作时，气水分离器的液位会发生变化和导致液位传感器难以准确检测液位，液位传感器很容易误报。尤其是，利用液位传感器检测液位和根据液位控制排水阀排水的排水策略可能导致频繁排水，以致排水阀使用寿命缩短。此外，当使用浮子液位传感器时，由于浮子容易粘附燃料电池石墨极板脱落的石墨粉，导致浮子容易卡顿和堵塞，进一步导致检测到的液位出现误差，甚至导致液位传感器无法工作。
值得一提的是，在燃料电池的工作过程中，阴极气体（空气）中的氮气会透过质子交换膜缓慢渗透到阳极，随着运行时间的增长，氮气会在阳极积累，导致阳极的氢气浓度降低，甚至产生氢气饥饿，进而对质子交换膜造成不可逆的损伤，导致其寿命缩短。因此，氢气在循环过程中需要通过排氢阀（氢气Purge阀）定期进行排氢（Purge）操作，利用来自氢气源的新鲜氢气将纯度不高的氢气排出系统，以维持阳极的氢气浓度处于适宜的浓度范围内。
目前，传统的燃料电池氢气循环系统如附图1所示，其排氢机构与气水分离器分别独立设置，其中所述排氢机构独立执行排氢操作，所述气水分离器的排水机构独立执行排水操作，二者的控制策略之间不存在交互。
发明内容
本发明的主要优势在于提供一种燃料电池氢气循环系统，其能够在其第一排放装置执行排水操作或者在第二排放装置执行排氢操作时，根据所述气水分离器的气水分离室内的相应气压变化，实现对所述排氢操作或者所述排水操作的自纠正。
本发明的另一优势在于提供一种用于燃料电池氢气循环系统的气水分离器，其中所述第一排放装置和所述第二排放装置均集成于所述气水分离器，并且所述第二排放装置的第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放装置的第一排放进口所在位置高度，从而使得当所述第一排放装置执行排水操作或者在所述第二排放装置执行排氢操作时，所述燃料电池氢气循环系统能够根据所述气水分离器的气水分离室内的相应气压变化，实现对所述排氢操作或者所述排水操作的自纠正。换句话说，本发明的燃料电池氢气循环系统不再依靠液位传感器检测所述气水分离器中聚集的液态水的液位高度，且不直接以所述液位高度作为执行排水操作的直接触发条件，以降低在颠簸、倾斜等工况中异常排水操作的发生概率。
本发明的另一优势在于提供一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其中所述排水排氢方法在所述第一排放装置执行排水操作或者在所述第二排放装置执行排氢操作时，监测所述气水分离器的气水分离室内的气压变化，从而根据所述气压变化对所述排氢操作或者所述排水操作进行纠正。
本发明的其它目的和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过具体实施方式中的手段和装置的组合得以实现。
相应地，依本发明，具有至少一个前述优势的燃料电池氢气循环系统，其包括：
燃料电池电堆；
气水分离器；
氢气循环装置；和
氢气源，其中所述氢气源用于为所述燃料电池电堆提供氢气，所述氢气循环装置与所述气水分离器被串联在所述燃料电池电堆的阳极进口和阳极出口之间，其中所述气水分离器包括壳体、第一排放装置和第二排放装置，其中所述壳体形成一个气水分离室、一个集液室、一个流体进口和一个流体出口，其中所述气水分离室与所述集液室相连通，且所述气水分离室被设置在所述集液室的上方，所述流体进口分别与所述气水分离室和所述阳极出口相连通，所述流体出口分别与所述气水分离室和所述氢气循环装置的进气口相连通，其中所述水分离装置被设置在所述气水分离室内，其中所述第一排放装置的第一排放进口和所述第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的所述壳体的所述气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度。
依本发明的另一方面，本发明还提供一种用于燃料电池氢气循环系统的气水分离器，其包括：
壳体；
水分离装置；
第一排放装置；和
第二排放装置，其中所述壳体形成一个气水分离室、一个集液室、一个流体进口和一个流体出口，其中所述气水分离室与所述集液室相连通，且所述气水分离室被设置在所述集液室的上方，所述流体进口分别与所述气水分离室和所述阳极出口相连通，所述流体出口分别与所述气水分离室和所述氢气循环装置的进气口相连通，其中所述水分离装置被设置在所述气水分离室内，其中所述第一排放装置的第一排放进口和所述第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的所述壳体的所述气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度。
依本发明的另一方面，本发明进一步提供一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其包括以下步骤：
S101、响应于排水指令，打开所述燃料电池氢气循环系统的气水分离器的第一排放装置的第一排放阀，执行排水操作；
S102、监测所述气水分离器的气水分离室内的气压在所述第一排放装置执行所述排水操作期间的变化；
S103、若所述气水分离室内的所述气压的下降值大于第一预设值，延后下一次排氢指令的发送时间，其中所述气水分离器的第二排放装置的第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述气水分离器的第一排放装置的第一排放进口所在位置高度。
依本发明的另一方面，本发明还提供一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其包括以下步骤：
S201、响应于排氢指令，打开所述燃料电池氢气循环系统的气水分离器的第二排放装置的第二排放阀，执行排氢操作；
S202、监测所述气水分离器的气水分离室内的气压在所述第二排放装置执行所述排氢操作最初的T时间内的变化，其中T小于或等于所述排氢操作的预设持续时间；
S203、若所述气水分离室内的所述气压的下降值小于第二预设值，立即打开所述气水分离器的第一排放装置的第一排放阀，执行排水操作，同时执行以下步骤A或者步骤B：
步骤A、延长所述排氢操作的持续时间，使所述排氢操作的实际持续时间大于所述排氢操作的预设持续时间；
步骤B、在所述排氢操作结束时，立即再执行至少一次额外的排氢操作，其中所述气水分离器的第二排放装置的第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述气水分离器的第一排放装置的第一排放进口所在位置高度。
结合下述描述和说明书附图，本发明上述的和其它的优势将得以充分体现。
本发明上述的和其它的优势和特点，通过下述对本发明的详细说明和说明书附图得以充分体现。
附图说明
图1所示的是传统的燃料电池氢气循环系统。
图2是根据本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的气水分离器的结构示意图。
图3是根据本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的气水分离器的另一结构示意图。
图4是根据本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的气水分离器的另一结构示意图。
图5是根据本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的控制单元的结构示意图。
图6是根据本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法的一个流程图。
图7是根据本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法的另一个流程图。
具体实施方式
以下描述被提供以使本领域普通技术人员能够实现本发明。本领域普通技术人员可以想到其它显而易见的替换、修改和变形。因此，本发明所保护范围不应受到本文所描述的示例性的实施方式的限制。
本领域普通技术人员应该理解，除非本文中特地指出，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。
本领域普通技术人员应该理解，除非本文中特地指出，术语“纵向”、 “横向”、“上”、 “下”、 “前”、 “后”、 “左”、 “右”、 “竖直”、 “水平”、 “顶”、 “底”、 “内”、 “外”等所指代的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所涉及的装置或元件必须具有特定的方位或位置。因此，上述术语不应理解为对本发明的限制。
本发明附图之图1显示的是传统的燃料电池氢气循环系统，其排氢机构与气水分离器分别独立设置，其中所述排氢机构独立执行排氢操作，所述气水分离器的排水机构独立执行排水操作，二者的控制策略之间不存在交互。
参考说明书附图之图2至图5，依本发明实施例的燃料电池氢气循环系统包括燃料电池电堆1、气水分离器2、氢气循环装置3和氢气源4，其中氢气被提供给燃料电池电堆1并参与电化学反应，所述燃料电池电堆1中未反应的氢气（携带气态水，甚至携带液态水）自所述燃料电池电堆1排出，经所述气水分离器2分离除水后，通过所述氢气循环装置3被重新提供给所述燃料电池电堆1，从而实现氢气的循环利用。所述氢气循环装置3可以实施为氢气循环泵或者氢气引射器，本发明附图2中显示的氢气循环装置3的设置方式为氢气循环泵的设置方式，由于氢气引射器和氢气循环泵的设置方式为本领域的常规技术手段，被本领域技术人员所熟知，其不构成对本发明保护范围的限制。因此，本发明不再对氢气引射器的设置方式作出图示。当然，无论所述氢气循环装置3实施为氢气循环泵还是实施为氢气引射器，所述氢气循环装置3与所述气水分离器2通过管路被串联在所述燃料电池电堆1的阳极进口11和阳极出口12之间。
如说明书附图之图2至图5所示，依本发明实施例的用于所述燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2包括壳体20、第一排放装置21、第二排放装置22和水分离装置24，其中所述壳体20形成一个气水分离室201、一个集液室202、一个流体进口203和一个流体出口204，其中所述气水分离室201与所述集液室202相连通，且所述气水分离室201被设置在所述集液室202的上方（在重力方向上的上方），所述流体进口203分别与所述气水分离室201和所述阳极出口12相连通，所述流体出口204分别与所述气水分离室201和所述氢气循环装置的进气口301相连通，其中所述水分离装置24被设置在所述气水分离室201内，从而使得循环氢气在流入所述气水分离器2后，能够在所述气水分离室201内进行气水分离，循环氢气携带的液态水被分离和在重力作用下流向所述集液室202，分离后的循环氢气自所述气水分离室201流出所述气水分离器2。如说明书附图之图2至图5所示，示例性地，依本发明实施例的用于所述燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2为挡板式气水分离器，所述水分离装置24为分离挡板。本领域技术人员可以理解，如说明书附图之图2至图5所示的示例性的所述气水分离器2仅为说明本发明，而不是限制本发明用于所述燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2为挡板式气水分离器。因此，本发明用于所述燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2可以是任意类型的气水分离器，包括但不限于挡板式气水分离器或旋风式气水分离器。本领域技术人员可以理解，当本发明用于所述燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2是旋风式气水分离器，所述水分离装置24为旋流筒。相应地，本发明用于所述燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2的所述水分离装置24的构造和设置方式依所述气水分离器2的类型设置，其不构成对本发明保护范围的限制，任意类型的气水分离器及水分离装置24的构造及设置方式均视为包含在本发明的保护范围内，包括但不限于挡板式气水分离器或旋风式气水分离器等。
值得一提的是，所述第一排放装置21能够用于排出所述集液室202内聚集的液态水，且主要用于排出所述集液室202内聚集的液态水。换句话说，所述第一排放装置21响应于排水指令，并根据所述排水指令执行排水操作。相应地，所述第二排放装置22能够用于排出所述气水分离器2内的循环氢气，且主要用于排出所述气水分离器2内的循环氢气，从而起到利用来自氢气源的新鲜氢气将纯度不高的氢气排出系统的作用。换句话说，所述第二排放装置22响应于排氢指令，并根据所述排氢指令执行排氢操作。为了便于理解所述排氢操作及其目的和原理，本发明对此作出进一步的阐述：在燃料电池的工作过程中，阴极气体（空气）中的氮气会透过质子交换膜缓慢渗透到阳极，随着运行时间的增长，氮气会在阳极积累，导致阳极的氢气浓度降低，甚至产生氢气饥饿，进而对质子交换膜造成不可逆的损伤，导致其寿命缩短。因此，氢气在循环过程中需要通过排氢阀（氢气Purge阀）定期进行排氢（Purge）操作，利用来自氢气源的新鲜氢气将纯度不高的氢气排出系统，以维持阳极的氢气浓度处于适宜的浓度范围内。因此，本发明所述第二排放装置22可以理解为将传统的燃料电池氢气循环系统中与气水分离器分离设置的排氢机构集成于所述气水分离器2，从而利用所述第二排放装置22执行排氢操作。
具体地，所述第一排放装置21包括第一排放通道210和第一排放阀211，其中所述第一排放阀211用于控制导通或者阻断所述第一排放通道210，当所述第一排放阀211打开时，所述第一排放通道210被导通，当所述第一排放阀211关闭时，所述第一排放通道210被阻断。相应地，所述第二排放装置22包括第二排放通道220和第二排放阀221，其中所述第二排放阀221用于控制导通或者阻断所述第二排放通道220，当所述第二排放阀221打开时，所述第二排放通道220被导通，当所述第二排放阀221关闭时，所述第二排放通道220被阻断。进一步地，所述第一排放通道210形成一个第一排放进口2100，所述第二排放通道220形成一个第二排放进口2200，其中所述第一排放进口2100和所述第二排放进口2200均被设置在所述气水分离器2的所述壳体20内，且所述第二排放进口2200所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口2100所在位置高度，其中所述第一排放通道210通过所述第一排放进口2100与所述集液室202相连通，所述第二排放通道220通过所述第二排放进口2200与所述气水分离室201或者所述集液室202相连通。
可以理解的是，当执行排水操作时，所述第一排放装置21响应于排水指令，所述第一排放装置21的所述第一排放阀211打开，所述集液室202内聚集的液态水能够通过所述第一排放进口2100流入所述第一排放通道210，之后通过所述第一排放通道210流出，若整个排水过程中未发生异常，则所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压基本维持稳定，不会显著下降，即使气压发小微小下降也会随着循环氢气的不断补入而恢复稳定，排放结束时，关闭所述第一排放阀211，相应地，当执行排氢操作时，所述第二排放装置22响应于排氢指令，所述第二排放装置22的所述第二排放阀221打开，所述气水分离器2内的循环氢气能够通过所述第二排放进口2200流入所述第二排放通道220，之后通过所述第二排放通道220被排出，若整个排氢过程中未发生异常，由于循环氢气持续排出，则所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压会显著下降，排放结束时，关闭所述第二排放阀221。
如说明书附图之图2至图5所示，依本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的气水分离器2进一步包括一个气压检测装置23，其用于检测所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压，从而使所述燃料电池氢气循环系统能够在所述第一排放装置21执行排水操作或者在所述第二排放装置22执行排氢操作时，根据所述气压检测装置23检测到的所述气水分离室201内的气压变化，判断所述排水操作或者所述排氢操作是否为异常操作。
如说明书附图之图2至图5所示，依本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的进一步包括一个控制模块5，其中所述控制模块5分别与所述气压检测装置23、所述第一排放阀211和所述第二排放阀221可通信地相连接，其中所述控制模块5被设置能够根据所述气压检测装置23检测到的所述壳体20的所述气水分离室201内的气压变化，控制所述第一排放阀211和所述第二排放阀221的打开和关闭。相应地，依本发明实施例的燃料电池氢气循环系统的所述控制模块5、所述气压检测装置23、所述第一排放阀211和所述第二排放阀221形成用于控制排水排氢的控制单元。优选地，所述控制模块5可视为本发明燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2的元件或部件。
如说明书附图之图3所示，本发明燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2内可能聚集适量的液态水。若在燃料电池的控制器或控制模块5发出排水指令时，所述气水分离器2的所述集液室202内聚集的液态水适量，则所述第一排放装置21相当于执行了一次正常的排水操作，此时，实际通过所述第一排放装置21仅排出液体水，所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压保持稳定或轻微下降。
如说明书附图之图2所示，本发明燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2内可能基本不存在聚集的液态水。若在燃料电池的控制器或控制模块5发出排水指令时，所述气水分离器2的所述集液室202内基本不存在聚集的液态水，或者仅有少量的液态水存在，所述第一排放装置21相当于在所述气水分离器2无需进行排水的情况下执行了一次异常的排水操作，此时，实际通过所述第一排放装置21还排出了所述气水分离器2中的循环氢气，在所述情况下，所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压会显著下降。换句话说，在所述第一排放装置21响应于所述排水指令并执行排水操作期间，若所述气压检测装置23检测到所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压的下降值大于第一预设值，则可判定本次排水操作为异常的排水操作。由于本次异常的排水操作实际排出了一定量的循环氢气，相当于所述第一排放装置21代替所述第二排放装置22执行了一次排氢操作，为了避免造成氢气的浪费，所述第二排放装置22的下一次排氢操作应当以所述第一排放装置21本次异常的排水操作为基准进行相应的延后，如将此时累计的排氢间隔时间清零，重新进行累计，从而延后下一次排氢指令的发送时间。
如说明书附图之图4，本发明燃料电池氢气循环系统的所述气水分离器2内可能基本聚集过量的液态水。若在燃料电池的控制器或控制模块5发出排氢指令时，所述气水分离器2的所述集液室202内聚集了过量的液态水，所述液态水淹没所述第二排放装置22的所述第二排放进口2200，此时，优先通过所述第二排放装置22排出的是所述气水分离器2中的液态水，所述第二排放装置22正在执行一次异常的排氢操作，在所述情况下，所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压基本维持稳定，不会显著下降。换句话说，在所述第二排放装置22响应于所述排氢指令并执行排氢操作时，在执行排氢操作最初的T时间（T小于本次排氢操作的预设持续时间）内，若所述气压检测装置23检测到所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压的下降值小于第二预设值，则可判定所述第二排放装置22正在执行一次异常的排氢操作，且所述气水分离器2的所述集液室202内已经聚集了过量的液态水，需要立即排水。因此，若检测到所述气压的下降值小于所述第二预设值，应当立即打开所述气水分离器2的第一排放装置21的第一排放阀211，执行排水操作，以尽快排出所述集液室202内聚集的过量的液态水。同时，为了确保燃料电池阳极的氢气浓度处于适宜的浓度范围内，所述第二排放装置22应当对排氢时间进行补偿，以弥补所述第二排放装置22用于排水的时间，例如：
延长所述第二排放装置22执行本次排氢操作的持续时间，使本次排氢操作的实际持续时间大于本次排氢操作的预设持续时间，其中本次排氢操作的实际持续时间与本次排氢操作的预设持续时间之间的差值应当大于或等于所述第二排放装置22在执行本次排氢操作过程中用于排水的时间；
或者，在本次排氢操作结束时，立即再执行至少一次额外的排氢操作。
综上，本发明通过将所述第一排放装置21和所述第二排放装置22集成于所述气水分离器2，并且所述第二排放装置22的所述第二排放进口2200所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放装置21的所述第一排放进口2100所在位置高度，从而在所述第一排放装置21执行排水操作或者在所述第二排放装置22执行排氢操作时，所述燃料电池氢气循环系统能够根据所述气水分离器2的所述气水分离室201内的气压变化，实现对所述排氢操作或者所述排水操作的自纠正。换句话说，本发明的燃料电池氢气循环系统不再依靠液位传感器检测所述气水分离器中聚集的液态水的液位高度，且不直接以所述液位高度作为执行排水操作的直接触发条件，以降低在颠簸、倾斜等工况中异常排水操作的发生概率。此外，本发明利用排水策略与排氢策略之间的交互，在不影响排氢操作的前提下，提供了一种能够自纠正的排水策略。
参考本发明附图之图6，本发明进一步提供一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其包括以下步骤：
S101、响应于排水指令，打开所述燃料电池氢气循环系统的气水分离器的第一排放装置的第一排放阀，执行排水操作；
S102、监测所述气水分离器的气水分离室内的气压在所述第一排放装置执行所述排水操作期间的变化；
S103、若所述气压的下降值大于第一预设值，延后下一次排氢指令的发送时间，其中所述第一排放装置的第一排放进口和所述第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的所述壳体的所述气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度。
参考本发明附图之图7，根据本发明另一方面，本发明进一步提供一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其包括以下步骤：
S201、响应于排氢指令，打开所述燃料电池氢气循环系统的气水分离器的第二排放装置的第二排放阀，执行排氢操作；
S202、监测所述气水分离器的气水分离室内的气压在所述第二排放装置执行所述排氢操作最初的T时间内的变化，其中T小于或等于所述排氢操作的预设持续时间；
S203、若所述气压的下降值小于第二预设值，立即打开所述气水分离器的第一排放装置的第一排放阀，执行排水操作，同时执行以下步骤A或者步骤B：
步骤A、延长所述排氢操作的持续时间，使所述排氢操作的实际持续时间大于所述排氢操作的预设持续时间；
步骤B、在所述排氢操作结束时，立即再执行至少一次额外的排氢操作，其中所述第一排放装置的第一排放进口和所述第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的所述壳体的所述气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度。
特别地，在所述步骤A中，所述排氢操作的实际持续时间与所述排氢操作的预设持续时间之间的差值应当大于或等于所述第二排放装置在执行所述排氢操作过程中用于排水的时间。
本领域普通技术人员应该理解，上述描述和附图所示的实施方式仅仅是为了示例性地解释本发明，而不是对本发明的限制。
所有在本发明精神之内的等同实施、修改和改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃料电池氢气循环系统，其特征在于，包括：
燃料电池电堆；
气水分离器；
氢气循环装置；和
氢气源，其中所述氢气源用于为所述燃料电池电堆提供氢气，所述氢气循环装置与所述气水分离器被串联在所述燃料电池电堆的阳极进口和阳极出口之间，其中所述气水分离器包括壳体、第一排放装置和第二排放装置，其中所述壳体形成一个气水分离室、一个集液室、一个流体进口和一个流体出口，其中所述气水分离室与所述集液室相连通，且所述气水分离室被设置在所述集液室的上方，所述流体进口分别与所述气水分离室和所述阳极出口相连通，所述流体出口分别与所述气水分离室和所述氢气循环装置的进气口相连通，其中所述气水分离器的水分离装置被设置在所述气水分离室内，其中所述第一排放装置的第一排放进口和所述第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的所述壳体的所述气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池氢气循环系统，其特征在于，所述燃料电池氢气循环系统还包括一个气压检测装置，其中所述气压检测装置用于检测所述气水分离器的气水分离室内的气压。
3.根据权利要求2所述的燃料电池氢气循环系统，其特征在于，进一步包括一个控制模块，其中所述控制模块分别与所述气压检测装置、所述第一排放装置的第一排放阀和所述第二排放装置的第二排放阀可通信地相连接，其中所述控制模块被设置能够根据所述气压检测装置检测到的所述壳体的所述气水分离室内的气压变化，控制所述第一排放阀和所述第二排放阀的打开和关闭。
4.一种用于燃料电池氢气循环系统的气水分离器，其特征在于，包括：
壳体；
水分离装置；
第一排放装置；和
第二排放装置，其中所述壳体形成一个气水分离室、一个集液室、一个流体进口和一个流体出口，其中所述气水分离室与所述集液室相连通，且所述气水分离室被设置在所述集液室的上方，所述流体进口分别与所述气水分离室和所述阳极出口相连通，所述流体出口分别与所述气水分离室和所述氢气循环装置的进气口相连通，其中所述水分离装置被设置在所述气水分离室内，其中所述第一排放装置的第一排放进口和所述第二排放装置的第二排放进口均被设置在所述气水分离器的所述壳体的所述气水分离室内，且所述第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述第一排放进口所在位置高度。
5.根据权利要求4所述的气水分离器，其特征在于，所述气水分离器还包括一个气压检测装置，其中所述气压检测装置用于检测所述气水分离器的气水分离室内的气压。
6.根据权利要求5所述的气水分离器，其特征在于，其特征在于，进一步包括一个控制模块，其中所述控制模块分别与所述气压检测装置、所述第一排放装置的第一排放阀和所述第二排放装置的第二排放阀可通信地相连接，其中所述控制模块被设置能够根据所述气压检测装置检测到的所述壳体的所述气水分离室内的气压变化，控制所述第一排放阀和所述第二排放阀的打开和关闭。
7.一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、响应于排水指令，打开所述燃料电池氢气循环系统的气水分离器的第一排放装置的第一排放阀，执行排水操作；
S102、监测所述气水分离器的气水分离室内的气压在所述第一排放装置执行所述排水操作期间的变化；
S103、若所述气压的下降值大于第一预设值，延后下一次排氢指令的发送时间，其中所述气水分离器的第二排放装置的第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述气水分离器的第一排放装置的第一排放进口所在位置高度。
8.一种燃料电池氢气循环系统的排水排氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
S201、响应于排氢指令，打开所述燃料电池氢气循环系统的气水分离器的第二排放装置的第二排放阀，执行排氢操作；
S202、监测所述气水分离器的气水分离室内的气压在所述第二排放装置执行所述排氢操作最初的T时间内的变化，其中T小于或等于所述排氢操作的预设持续时间；
S203、若所述气水分离室内的所述气压的下降值小于第二预设值，立即打开所述气水分离器的第一排放装置的第一排放阀，执行排水操作，同时执行以下步骤A或者步骤B：
步骤A、延长所述排氢操作的持续时间，使所述排氢操作的实际持续时间大于所述排氢操作的预设持续时间；
步骤B、在所述排氢操作结束时，立即再执行至少一次额外的排氢操作，其中所述气水分离器的第二排放装置的第二排放进口所在位置高度在重力方向上高于所述气水分离器的第一排放装置的第一排放进口所在位置高度。
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